KR20230051073A

KR20230051073A - 이미지 생성 장치 및 헤드-업 디스플레이

Info

Publication number: KR20230051073A
Application number: KR1020220124107A
Authority: KR
Inventors: 시-이 린
Original assignee: 코어트로닉 코포레이션
Priority date: 2021-10-08
Filing date: 2022-09-29
Publication date: 2023-04-17
Also published as: EP4163701A1; US11994678B2; JP2023057027A; US20230113611A1

Abstract

이미지 생성 장치는 디스플레이 패널, 제1 조명 시스템 및 제2 조명 시스템을 포함한다. 디스플레이 패널은 동일 평면 상에 인접하게 배치되고 위치하는 제1 및 제2 영상화 영역을 갖는다. 제1 조명 시스템은 제1 입사각으로 제1 영상화 영역에 입사하는 제1 광빔을 제공한다. 제1 영상화 영역은 제1 광빔을 제1 영상 빔으로 변환한다. 제2 조명 시스템은 제2 입사각으로 제2 영상화 영역에 입사하는 제2 광빔을 제공한다. 제2 영상화 영역은 제2 광빔을 제2 영상 빔으로 변환한다. 제1 광빔과 제2 광빔의 광 경로는 서로 교차하지 않는다. 제1 영상 빔과 제2 영상 빔은 상이한 광 출사 각도로 디스플레이 패널에서 나간다.

Description

이미지 생성 장치 및 헤드-업 디스플레이{IMAGE GENERATION UNIT AND HEAD-UP DISPLAY}

본 발명은 광학 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 생성 장치 및 헤드-업 디스플레이에 관한 것이다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2021년 10월 8일에 출원된 미국 가출원 제63/253,549호 및 2021년 12월 24일에 출원된 중국 특허출원 제202111594615.8호에 대해서 우선권을 주장한다. 상술한 특허 출원들의 전체가 참조에 의해 본 명세서의 일부로 편입되고, 본 명세서의 일부를 구성한다.

헤드-업 디스플레이(HUD)는 항공기, 차량, 소매점 윈도우 등에 널리 적용되어 주변 환경에 대한 정보를 사용자에게 중첩(superimposed)하여 보여준다. 차량에는 PGU(Picture Generation Unit) 및 내부에 영상화 모듈이 배치된 헤드-업 디스플레이 장치가 내장될 수 있다. PGU에서 생성된 정보 이미지는 영상화 모듈에 의해 외부 전면유리에 투사되어, 운전자는 운전 중 대시보드나 네비게이터를 내려다보지 않고도 내장된 헤드-업 디스플레이 장치에서 제공되는 주행 정보를 볼 수 있다.

헤드-업 디스플레이 장치의 현재 기술 구성에 의하면, 단일 사진 생성 장치는 단일 시야(FOV)만 제공하고 단일 가상 이미지를 생성할 수 있으므로 헤드-업 디스플레이 장치가 표시할 수 있는 정보가 제한된다. 따라서 현재 기술로는 두 개의 시야와 두 개의 허상을 동시에 제공해야 하는 헤드-업 디스플레이 장치가 필요하다면, 두 세트의 화상 생성 장치가 사용되어야 하며, 이는 헤드-업 디스플레이 장치의 볼륨을 증가시킨다. 또한, 헤드-업 디스플레이 장치는 2세트의 이미지 생성 장치를 필요로 하기 때문에 헤드-업 디스플레이 장치에 필요한 소자의 수와 생산 비용이 증가한다.

본 배경기술 란에 기술된 정보는 본 명세서에서 설명되는 기술의 배경에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 선행 기술을 형성하지 않는 정보를 포함할 수 있다. 또한, 배경기술 란에 기재된 정보는 본 발명의 하나 이상의 실시예에 의해 해결되어야 하는 하나 이상의 과제가 통상의 기술자에 의해 인식되었음을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 하나의 이미지 생성 장치로 2개의 영상화 영역을 동시에 배치한 이미지 생성 장치 및 헤드-업 디스플레이를 제공한다.

본 발명의 다른 목적 및 이점들은 본 발명에 개시된 기술적 특징으로부터 더 잘 이해될 수 있을 것이다.

상술한 목적 또는 기타의 목적 가운데 하나 또는 전체를 달성하기 위해, 본 발명은 디스플레이 패널, 제1 조명 시스템, 및 제2 조명 시스템을 포함하는 이미지 생성 장치를 제공한다. 디스플레이 패널은 동일 평면 상에 인접하여 배치되는 제1 영상화 영역 및 제2 영상화 영역을 갖는다. 제1 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제1 영상화 영역에 제1 입사각으로 입사하는 제1 광빔을 제공하고, 제1 영상화 영역은 제1 광빔을 제1 영상 빔으로 변환한다. 제2 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제2 영상화 영역에 제2 입사각으로 입사하는 제2 광빔을 제공하고, 제2 영상화 영역은 제2 광빔을 제2 영상 빔으로 변환한다. 제1 영상화 영역에 입사하는 제1 광빔의 광 경로와 제2 영상화 영역에 입사하는 제2 광빔의 광 경로가 교차하지 않고, 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔은 상이한 광 출사 각도로 디스플레이 패널에서 나간다.

본 발명은 또한 이미지 생성 장치, 및 이미지 전송 모듈을 포함하는, 타겟 소자 상에 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔을 투영하는 헤드-업 디스플레이를 제공한다. 이미지 생성 장치는 디스플레이 패널, 제1 조명 시스템, 및 제2 조명 시스템을 포함한다. 디스플레이 패널은 동일 평면 상에 인접하여 배치되는 제1 영상화 영역 및 제2 영상화 영역을 갖는다. 제1 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제1 영상화 영역에 제1 입사각으로 입사하는 제1 광빔을 제공하고, 제1 영상화 영역은 제1 광빔을 제1 영상 빔으로 변환한다. 제2 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제2 영상화 영역에 제2 입사각으로 입사하는 제2 광빔을 제공하고, 제2 영상화 영역은 제2 광빔을 제2 영상 빔으로 변환한다. 상기 제1 영상화 영역에 입사되는 상기 제1 광빔의 광 경로와 상기 제2 영상화 영역에 입사되는 상기 제2 광빔의 광 경로가 교차하지 않고, 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔은 상이한 광 출사 각도로 디스플레이 패널에서 나간다. 이미지 전송 모듈은 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔을 이미지 생성 장치로부터 타겟 소자로 전송하여 각각 제1 허상 및 제2 허상을 형성한다.

상술한 내용을 바탕으로 이미지 생성 장치 아키텍처를 사용하여 조명 시스템 및 광 전달 어셈블리의 설계에 의해, 하나의 이미지 생성 장치에 의해 동시에 두 개의 영상화 영역에 조명 빔을 제공하는 기능이 달성될 수 있고, 2개의 영상화 영역은 각각의 영상화 영역을 독립적으로 제공할 수 있는 조명 시스템을 가지며, 따라서 2개의 영상화 영역의 조명 시스템은 더 나은 효율 성능을 가질 수 있다. 따라서, 이미지 생성 장치 및 헤드-업 디스플레이의 전체적인 구조는 더 작은 크기, 더 낮은 전력 소비, 더 낮은 비용 등의 이점을 갖는다.

본 발명의 특징 및 이점들을 보다 명확하고 이해하기 쉽도록 하기 위하여, 이하의 실시예를 첨부된 도면에 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 본 발명의 실시예에 의해 개시된 추가적인 기술적 특징으로부터 더 이해될 것이고, 본 발명을 수행하기에 가장 적합한 모드의 예시로서, 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되고 설명된다.

첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하기 위해 포함되며 본 명세서에 통합되고 본 명세서의 일부를 구성한다. 도면은 본 발명의 실시예를 예시하고 발명의 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 생성 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 개략도이다.

후술하는 바람직한 구현예의 상세한 설명에서, 본 발명의 일부를 형성하고 본 발명이 실시될 수 있는 구체적인 구현예가 예시로서 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이와 관련하여, "상", "하", "전", "후" 등과 같은 방향성 용어는 설명되는 도면(들)의 방향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 구성요소들은 다수의 상이한 배향으로 위치될 수 있다. 이와 같이 방향성 용어는 설명을 위해 사용되었으며 제한적인 것은 아니다. 한편, 도면은 개략적인 것으로, 설명의 편의를 위해 구성요소의 크기는 과장되어 있을 수 있다. 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예가 이용될 수 있고 구조적 변경이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 어구 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며 제한적인 것으로 간주하여서는 안 됨을 이해해야 한다. 본 명세서에서 "포함하는", "구비하는" 또는 "갖는" 및 이들의 변형의 사용은 이후에 나열된 항목 및 그 균등물 및 추가 항목을 포괄하는 의미이다. 달리 제한되지 않는 한, 용어 "연결된", "결합된" 및 "장착된" 및 본원에 사용된 이들의 변형은 광의로 사용되며, 직접적인 및 간접적인 연결, 결합 및 장착을 포함한다. 유사하게, 용어 "대면하는", "면하는" 및 이들의 변형은 광의로 사용되고, 직접적인 및 간접적인 대면을 포함하고, 본 명세서에서 "~에 인접하는" 및 이들의 변형은 광의로 사용되며 직접적으로 및 간접적으로 "~에 인접하는" 것을 포함한다. 따라서, 본 명세서에서 "A" 구성요소가 "B" 구성요소에 대면한다는 설명은 "A" 구성요소가 "B" 구성요소와 직접 대면하거나 하나 이상의 추가 구성요소가 "A" 구성요소와 "B" 구성요소 사이에 있는 상황을 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 "B" 구성요소에 "인접한" "A" 구성요소에 대한 설명은 "A" 구성요소가 "B" 구성요소에 직접 "인접한" 또는 하나 이상의 추가 구성요소가 "A" 구성요소와 "B" 구성요소 사이에 있는 상황을 포함할 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은 본질적으로 예시적인 것이며 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 생성 장치의 개략도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 개략도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 헤드-업 디스플레이(200)의 이미지 생성 장치(100)는 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)을 제공하고, 헤드-업 디스플레이(200)는 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)을 타겟 소자(220)에 투사한다. 본 실시예에서 헤드-업 디스플레이(200)는 예를 들어, 자동차와 같은 차량에 사용된다. 예를 들어, 헤드-업 디스플레이(200)는 차량의 대시보드 아래에 설치된다. 타겟 소자(220)는, 예를 들어, 차량의 앞유리이다. 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)은 타겟 소자(220)(윈드쉴드)에 의해 관찰자(예를 들어, 차량의 운전자)의 눈(E)으로 반사되어, 시청자는 타겟 소자(220)(윈드실드) 앞에서 상이한 촬영 거리에 형성되어 상이한 주행 정보를 보여주는 제1 허상(VM1)과 제2 허상(VM2)을 볼 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 생성 장치의 개략도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 생성 장치(100)는 디스플레이 패널(150), 제1 조명 시스템(110) 및 제2 조명 시스템(130)을 포함한다. 본 실시예에서 제1 조명 시스템(110)과 제2 조명 시스템(130)은 디스플레이 패널의 동일한 측에 배치된다. 디스플레이 패널(150)은 제1 조명 시스템(110) 및 제2 조명 시스템(130)에 각각 대응하여 유효 영상화 영역(미도시)을 형성하도록 인접하게 배치되는 제1 영상화 영역(152) 및 제2 영상화 영역(154)을 포함한다. 제1 영상화 영역(152) 및 제2 영상화 영역(154)은 디스플레이 패널(150)의 동일 평면(유효 영상화 영역)에 위치하여 상이한, 동일 또는 관련된 영상 정보를 각각 제공한다. 본 실시예에서, 디스플레이 패널(150)은 예를 들어, 투과형 액정 패널 또는 기타 광빔 변조기(light beam modulators)를 포함할 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 조명 시스템(110)은 제1 광빔(L1)을 제공하고, 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)은 제1 광빔(L1)의 광학 경로 상에 위치된다. 제1 광빔(L1)은 제1 입사각(θ1i)으로 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)에 입사되고, 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)은 제1 광빔(L1)을 제1 영상 광빔(I1)으로 변환한다. 제2 조명 시스템(130)은 제2 광빔(L2)을 제공하고, 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)은 제2 광빔(L2)의 광 경로 상에 위치된다. 제2 광빔(L2)은 제2 입사각(θ2i)으로 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)에 입사되고, 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)은 제2 광빔(L2)을 제2 영상 광빔(I2)으로 변환한다. 또한, 제1 입사각(θ1i)은 제1 광빔(L1)의 방향과 디스플레이 패널(150) 평면의 법선(N)이 이루는 끼인각(included angle)이고, 제2 입사각(θ2i)은 제2 광빔(L2)의 방향과 디스플레이 패널(150)의 평면의 법선(N)이 이루는 끼인각이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 조명 시스템(110)은 제1 광원(112), 콜리메이터(114) 및 광 전송 어셈블리(120)를 포함한다. 제1 조명 시스템(110)의 제1 광원(112)은 제1 광빔(L1)을 방출한다. 제1 광빔(L1)은 콜리메이터(114) 및 광 전송 어셈블리(120)에 의해 순차적으로 안내되어 콜리메이터(114) 및 광 전송 어셈블리(120)에 의해 순차적으로 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)에 입사된다.

일부 실시예에 따르면, 제1 광빔(L1)은 단색광 또는 다색광일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에 따르면, 제1 조명 시스템(110)의 제1 광원(112)은 하나 이상의 발광 소자이다. 발광 소자의 개수는 필요에 따라 결정될 수 있으며, 본 발명에서 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에 따르면, 발광 소자는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드, 또는 유사한 특성들을 갖는 다른 소자이고; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제1 조명 시스템(110)의 콜리메이터(114)는 제1 광원(112)에서 출사된 제1 광빔(L1)의 광 경로 상에 위치하여 제1 광빔(L1)을 시준(collimate)한다. 일부 실시예들에 따르면, 콜리메이터(114)를 통과한 시준된 제1 광빔(L1)의 발산각은 1°보다 작지만, 시스템 요구 사항에 따라 다른 적절한 각도일 수 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제1 조명 시스템(110)의 광 전송 어셈블리(120)는 렌즈(122), 렌즈(124) 및 반사 거울(126)을 포함한다. 이 실시예에서, 광 전송 어셈블리(120)는 2개의 렌즈와 1개의 반사 거울을 갖지만, 렌즈 및 반사 거울의 수는 시스템 요구 사항에 따라 다른 적절한 수일 수도 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제1 광원(112)에서 출사된 제1 광빔(L1)은 콜리메이터(114), 렌즈(122), 렌즈(124)를 차례로 통과하여 반사 거울(126)로 전달된다. 이어서, 제1 광빔(L1)은 반사 거울(126)에 의해 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)으로 반사된다. 제1 광원(112), 콜리메이터(114) 및 광 전송 어셈블리(120)의 구성, 특히 반사 거울(126)의 배치 각도를 조절하여, 제1 영상화 영역(152)에 입사되는 제1 광빔(L1)의 입사각은 제1 입사각(θ1i)으로 조절될 수 있다. 본 실시예에서, 반사 거울(126)은 평면 반사 거울이다. 다른 실시예에서, 광 전송 어셈블리(120)의 광학 소자는 또한 다른 조합 및 배열을 가질 수 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 조명 시스템(130)은 제2 광원(132), 콜리메이터(134) 및 광 전송 어셈블리(140)를 포함한다. 제2 조명 시스템(130)의 제2 광원(132)은 제2 광빔(L2)을 방출한다. 광빔(L2)은 콜리메이터(134) 및 광 전송 어셈블리(140)에 의해 순차적으로 안내되어 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)에 입사된다.

일부 실시예에 따르면, 제2 광빔(L2)은 단색광 또는 다색광일 수 있으나; 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에 따르면, 제2 광빔(L2)의 색상은 제1 광빔(L1)의 색상과 동일하거나, 제1 광빔(L1)의 색상과 다를 수 있고; 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에 따르면, 제2 광원(132)은 하나 이상의 발광 소자이다. 발광 소자의 수는 요구 사항에 따라 결정될 수 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에 따르면, 제2 광원(132)의 발광 소자들의 수는 제1 광원(112)의 발광 소자들의 수와 동일하거나 상이할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 일부 실시예에 따르면, 발광 소자는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드, 또는 유사한 특성을 갖는 다른 소자이고; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제2 조명 시스템(130)의 콜리메이터(134)는 제2 광원(132)으로부터의 제2 광빔(L2)의 광 경로 상에 위치하여 제2 광빔(L2)을 시준한다. 일부 실시예에 따르면, 콜리메이터(134)를 통과한 시준된 제2 광빔(L2)의 발산각은 1°보다 작지만, 시스템 요구 사항에 따라 다른 적절한 각도일 수 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 제2 조명 시스템(130)의 광 전송 어셈블리(140)는 렌즈(142), 반사 거울(144) 및 렌즈(146)를 포함한다. 본 실시예에서 광 전송 어셈블리(140)는 2개의 렌즈와 1개의 반사 거울을 가지나, 렌즈 및 반사 거울의 수는 시스템 요구 사항에 따라 다른 적절한 수일 수도 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제2 광원(132)에서 출사된 제2 광빔(L2)은 콜리메이터(134)와 렌즈(142)를 차례로 통과하고, 반사 거울(144)에서 반사되어 렌즈(146)로 전달된다. 렌즈(146)를 통과한 제2 광빔(L2)은 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)에 입사된다. 제2 광원(132), 콜리메이터(134) 및 광 전송 어셈블리(140)의 구성을 조절하여, 제2 영상화 영역(154)에 입사되는 제2 광빔(L2)의 입사각은 제2 입사각(θ2i)으로 조절될 수 있다. 다른 실시예에서, 광 전달 어셈블리(140)의 광학 소자는 또한 다른 조합 및 배열을 가질 수 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

제1 영상화 영역(152)에 입사되는 제1 광원(112)으로부터의 제1 광빔(L1)의 광 경로는 제2 영상화 영역(154)에 입사되는 제2 광원(132)으로부터의 제2 광빔(L2)의 광 경로와 교차하지 않고, 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)은 각각 제1 광 출사각(θ1o) 및 제2 광 출사각(θ2o)으로 디스플레이 패널(150)에서 나간다. 제1 광 출사각(θ1o) 및 제2 광 출사각(θ2o)은 제1 광빔(L1) 및 제2 광빔(L2)이 디스플레이 패널(150)에서 나가는 방향과 디스플레이 패널(150) 면의 법선(N) 사이의 끼인각이다.

제1 영상화 영역(152)에 입사하는 제1 광빔(L1)의 제1 입사각(θ1i)과 제2 영상화 영역(154)에 입사하는 제2 광빔(L2)의 제2 입사각(θ2i)이 다르기 때문에, 제1 광빔(L1)의 광 경로가 제2 광빔(L2)과 간섭하지 않아 제1 광빔(L1)은 제2 영상화 영역(154)에 입사하지 않을 것이고 제2 광빔(L2)은 제1 영상화 영역(152)에 입사하지 않을 것이다. 후속 이미지에는 불필요한 미광 및 고스트 이미지(ghost images)가 없다.

따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 조명 시스템(110)의 광 전송 어셈블리(120)의 반사 거울(126)은 제1 조명 시스템(110)과 제2 조명 시스템(130) 사이에 배치되어, 제1 영상화 영역(152)에 입사하는 제1 광빔(L1)의 광 경로는 제2 영상화 영역(154)에 입사하는 제2 광빔(L2)의 광 경로와 간섭하지 않는다. 반사 거울(126)은, 예를 들어, 헤드-업 디스플레이에 고정된 케이싱(미도시)과 연결함으로써 2개의 조명 시스템 사이에 배치된다. 구체적으로, 반사 거울(126)은, 예를 들어, 디스플레이 패널(150)의 일측에 배치되며, 실제 광 경로에 따라 디스플레이 패널(150)의 면에 대해 기울어질 수 있어, 제1 광빔(L1)은 제1 입사각(θ1i)으로 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)에 입사된다. 반사 거울(126)의 구성으로, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2)의 광 경로 사이의 간섭, 제1 영상화 영역(152) 및 제2 영상화 영역(154)은 효과적으로 차단될 수 있고; 동시에, 제1 조명 시스템(110)의 반사 거울의 구성도 제공되어, 제1 영상화 영역(152)에 의해 요구되는 제1 조명 시스템(110)에 의해 방출된 제1 광빔(L1)의 제1 입사각(θ1i)의 제한을 충족시킨다.

일부 실시예에 따르면, 반사 거울(126)의 반사면은 제1 광빔(L1)을 반사할 수 있고, 상기 반사 거울(126)의 타면, 즉 상기 반사 거울(126)의 반사면의 반대면에는 반사 거울에 입사되는 제2광(L2)을 흡수하는 흡광소자(light absorbing element)를 가져, 제2 조명 시스템(130)에서 발생된 미광이 제1 조명 시스템(110) 또는 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)에 진입하는 것을 방지한다.

일부 실시예에 따르면, 디스플레이 패널(150)은 액정 디스플레이 패널(150) 또는 유사한 기능을 갖는 다른 소자들일 수 있다. 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)과 제2 영상화 영역(154)은 상이한 영상 정보를 제공하는데, 예를 들어, 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)에 의해 각각 형성되는 제1 허상(VM1) 및 제2 허상(VM2)은 타겟 소자(220)(윈드쉴드) 앞에서 상이한 주행 정보를 제시할 수 있다. 일부 실시예들에 따르면, 제1 영상 빔(I1)에 의해 형성되는 제1 가상 이미지(VM1)는 고정된 구동 정보를 나타낼 수 있어, 차속, 연료량, 주행거리, 제한속도, 제2 영상 빔(I2)에 의해 형성되는 제2 허상(VM2)은 좌회전 및 우회전 기호, 랜드마크 정보, 경고 기호 등과 같은 도로상황에 따른 주행정보를 나타낼 수 있으며; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이미지 생성 장치(100)는 확산기(160)를 더 포함하고, 확산기(160)는 제1 영상화 영역(152)에 입사되는 제1 광빔(L1)의 광 경로 및 제2 영상화 영역(154)에 입사하는 제2 광빔(L2)의 광 경로 상에 위치한다. 확산기(160)는 디스플레이 패널(150)의 평면(광입사면)에 배치된다. 일부 실시예에 따르면, 이미지 생성 장치(100)는 확산기(160)를 포함할 필요가 없으나; 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1에 도시된 바와 같이, 확산기(160)는 제1 확산기(162)와 제2 확산기(164)를 포함한다. 제1 확산기(162)는 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)에 대응하며, 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152)에 배치되고, 제1 광빔(L1)은 제1 확산기(162)를 통과한 후 제1 영상화 영역(152)으로 전송된다. 제2 확산기(164)는 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)에 대응되며, 디스플레이 패널(150)의 제2 영상화 영역(154)에 배치되고, 제2 광빔(L2)은 제2 확산기(164)를 통과한 후 제2 영상화 영역(154)으로 전송된다.

제1 확산기(162) 및 제2 확산기(164)에 의해, 제1 확산기(162)를 통과하는 제1 광빔(L1) 및 제2 확산기(164)를 통과하는 제2 광빔(L2)의 균일도 및 품질이 각각 향상될 수 있다. 일부 실시예에 따르면, 제1 확산기(162) 및 제2 확산기(164)는 실제 요구 사항에 따라 동일하거나 상이한 확산 능력을 생성하기 위해 동일하거나 상이한 헤이즈를 갖는다. 또한, 다른 실시예에서, 제1 확산부(162)는 제1 광원(112)과 디스플레이 패널(150)의 제1 영상화 영역(152) 사이에 배치되고, 제2 확산부(164)는 제2 광원(132)과 제2 영상화 영역(154)의 디스플레이 패널(150) 사이에 배치될 수 있다.

도 1에 도시된 이미지 생성 장치(100)에 따르면, 2개의 조명 시스템으로 2개의 영상화 영역을 갖는 하나의 단일 디스플레이 패널(150)에서 2개의 상이한 영상 빔을 동시에 생성할 수 있고, 이미지 생성 장치의 크기 및 비용 절감을 효과적으로 감소시킬 수 있다. 또한, 반사 거울(126)의 배치에 의해, 제1 광속(L1)과 제2 광속(L2)의 광 경로를 교차하지 않게 할 수 있어, 제1 광빔(L1)과 제2 광빔(L2) 사이의 간섭을 피한다. 일부 실시예에서, 조명 시스템의 개수는 2개보다 많을 수 있고, 영상화 영역의 개수는 2개보다 많을 수 있으므로 더 많은 가상 이미지를 생성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 개략도이다. 도면을 단순화하기 위해, 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)은 광축을 따라 전송 방향으로만 도시된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 헤드-업 디스플레이(200)는 이미지 생성 장치(100), 영상 전송 모듈(210) 및 타겟 소자(220)를 포함한다. 이미지 생성 장치(100)에서 조사된 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)은 타겟 소자(220)에 조사된다. 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)은 타겟 소자(220)에 의해 관찰자의 눈(E)으로 반사되어, 시청자는 상이한 영상화 거리에서 형성되고 타겟 소자(220) 앞에서 상이한 이미지 정보를 보여주는 제1 가상 이미지(VM1)와 제2 가상 이미지(VM2)를 보게 된다.

헤드-업 디스플레이(200)의 영상 전송 모듈(210)은 이미지 생성 장치(100)로부터의 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)을 타겟 소자(220)로 전송하여 제1 허상(VM1) 및 제2 허상(VM2)을 각각 형성한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 생성 장치(100)로부터의 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)은 제1 광 출사각(θ1o)으로 이미지 생성 장치(100)의 디스플레이 패널(150)에서 나가고, 상이한 제2 광 출사각(θ2o)은 영상 전송 모듈(210)에 입사된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 이미지 전송 모듈(210)은 영상화 미러 세트(212), 영상화 미러 세트(214) 및 곡면 거울(216)를 포함한다. 영상화 미러 세트(212) 및 영상화 미러 세트(214)는 각각 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)의 광 경로 상에 위치된다. 영상 전송 모듈(210)의 렌즈 또는 거울의 개수 및 위치는 필요에 따라 조정될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 영상화 미러 세트(212)는 예를 들어, 반사 거울을 갖고, 영상화 미러 세트(214)는 예를 들어, 반사 거울을 갖는다. 제1 영상 빔(I1)은 이미지 생성 장치(100)를 빠져나와 반사 거울(영상화 미러 세트(212))에 의해 반사되어 곡면 거울(216)에 입사된다. 제2 영상 빔(I2)은 이미지 생성 장치(100)를 빠져나와 반사 거울(영상화 미러 세트(214))에 의해 반사되어 곡면 거울(216)에 입사된다. 헤드-업 디스플레이(200)는 하나의 디스플레이 패널(150)로만 구성되기 때문에, 제1 광빔(L1)은 디스플레이 패널(150)의 법선(N)에 대한 제1 입사각(θ1i)으로 제1 영상화 영역(152)에 입사되고, 제2 광빔(L2)은 디스플레이 패널(150)의 법선(N)에 대해 제2 입사각(θ2i)으로 제2 영상화 영역(154)에 입사된다. 또한, 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)은 각각 디스플레이 패널(150)의 법선(N)에 대해 제1 광 출사각(θ1o) 및 제2 광 출사각(θ2o)으로 출사된다. 이와 같은 각도 설계를 통해 동일한 디스플레이 패널(150)에서 출사된 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)은 각각 대응하는 영상화 미러 세트(212, 214)로 전달될 수 있다.

일부 실시예에 따르면, 곡면 거울(216)은 자유 형태의 거울일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 곡면 거울(216)은 영상화 미러 세트(212)로부터 제1 영상 빔(I1)을 수신하고 영상화 미러 세트(214)로부터 제2 영상 빔(I2)을 수신한다. 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)은 각각 곡면 거울(216)에 의해 타겟 소자(220)로 전달되어 제1 허상(VM1)과 제2 허상(VM2)을 형성한다. 디스플레이 패널(150)에서 조사된 영상 전송 모듈(210)에서 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)의 전송 거리가 다르기 때문에, 제1 가상 이미지(VM1) 및 제2 가상 이미지(VM2)는 타겟 소자(220)에 대해 상이한 영상화 거리를 갖는다. 구체적으로 영상 전송 모듈(210)에 의해, 이미지 생성 장치(100)로부터 제1 영상 빔(I1)에 의해 형성되는 제1 허상(VM1)의 위치까지의 제1 영상 빔(I1)의 광 경로 길이는 이미지 생성 장치(100)으로부터 제2 영상 빔(I2)에 의해 형성되는 제2 허상(VM2)의 위치까지의 제2 영상 빔(I2)의 광 경로 길이보다 크다. 다른 실시예에서, 영상화 미러 세트(212)는 예를 들어, 복수의 반사 거울을 가지며; 영상화 미러 세트(214)는, 예를 들어, 복수의 반사 거울을 갖고; 및 영상화 미러 세트(212) 및 영상화 미러 세트(214)의 반사 거울들의 수는 상이할 수 있다. 영상 전송 모듈(210)과 디스플레이 패널(150) 사이의 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)의 전송 거리가 다른 한, 본 발명은 반사 거울의 개수를 제한하지 않는다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 개략도이다. 도면을 단순화하기 위해, 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)은 광축을 따라 전송 방향으로만 도시된다. 도 3의 헤드-업 디스플레이(300)는 도 2의 헤드-업 디스플레이(200)와 유사하며, 주요 차이점은 다음과 같다. 이 실시예에서, 헤드-업 디스플레이(300)는 이미지 생성 장치(100)와 영상화 미러 세트(212) 및 영상화 미러 세트(214) 사이에 위치된 광학 소자(230)를 더 포함한다.

헤드-업 디스플레이의 광 경로에서 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)의 광 경로가 간섭하면 사용자의 눈(E)은 미광을 보게 된다. 동시에, 시청자는 제1 가상 이미지(VM1)에서 제2 가상 이미지(VM2)의 일부를 볼 수도 있고, 제2 가상 이미지(VM2)에서 제1 가상 이미지(VM1)의 일부를 볼 수도 있다. 헤드-업 디스플레이(200)의 영상화 시스템에서 제1 영상 빔(I1)이 제2 영상 빔(I2)과 간섭하는 것을 방지하기 위해, 제1 영상 빔(I1)을 생성하기 위한 제1 광빔(L1)과 제2 영상 빔(I2)을 생성하기 위한 제2 광빔(L2)은 반사 거울(126)에 의해 분리된다. 헤드-업 디스플레이의 구조적 설계로 인해, 이미지 생성 장치(100)를 나가는 제1 영상 빔(I1)은 여전히 이미지 생성 장치(100)를 나가는 제2 영상 빔(I2)과 간섭할 수 있다. 따라서, 헤드-업 디스플레이(300)의 광학 소자(230)는 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)을 분리하도록 구성되어, 제1 영상 빔(I1)은 영상화 미러 세트(214)로 전송하지 않고, 제2 영상 빔(I2)은 영상화 미러 세트(212)로 전송하지 않아, 제1 가상 이미지(VM1) 및 제2 가상 이미지(VM2)가 서로 간섭하는 미광을 갖지 않고 영상화 품질이 개선되는 것을 보장한다.

일부 실시예에 따르면, 광학 소자(230)의 재료는 광 흡수 특성을 갖는 재료이다. 또한, 제1 영상 빔(I1)과 제2 영상 빔(I2)을 분리하는 목적을 달성하기 위해, 광학 소자(230)의 위치 또는 형상은 영상화 시스템의 설계에 따라 변경될 수 있다. 본 개시는 광학 소자(230)의 위치 또는 형상을 제한하지 않는다.

다른 실시예에 따르면, 광학 소자(230)는 또한 편광자와 같은 편광 특성을 갖는 물질일 수 있다. 디스플레이 패널(도 1의 디스플레이 패널(150))의 편광 전송 방향과 광학 소자(230)의 편광 전송 방향이 수직이면(즉, 끼인각이 90°), 제1 영상 빔(I1) 및 제2 영상 빔(I2)의 미광을 차폐하는 효과도 달성될 수 있다. 본 실시예에서 광학소자(230)와 반사 거울(126)은 디스플레이 패널(150)의 양측에 각각 배치되며, 디스플레이 패널(150)에 인접하게 배치될 수 있다. 도 3의 실시예에서, 반사 거울(126)은 예를 들어, 디스플레이 패널(150)에 연결되고 2개의 영상화 영역 사이에 위치되며, 광학 소자(230)는 디스플레이 패널(150)에 인접하게 배치되고; 본 발명은 2개의 광빔 또는 2개의 이미지 광빔이 서로 간섭하는 것을 방지하는 설계라면 이에 제한되지 않는다.

요약하면, 2개의 조명 시스템의 배열에 의해, 본 발명의 이미지 생성 장치는 하나의 디스플레이 패널의 2개의 영상화 영역에 조명 광빔을 동시에 제공할 수 있다. 따라서, 이미지 생성 장치의 크기 및 비용을 효과적으로 줄일 수 있고, 헤드-업 디스플레이에 의해 표시되는 2개의 허상이 더 나은 화질을 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었다. 이는 본 발명을 개시된 정확한 형태 또는 예시적인 실시예로 제한하거나 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 명백하게, 많은 수정 및 변형이 이 기술 분야의 숙련자에게 자명할 것이다. 실시예들은 본 발명의 원리와 최량의 실무적인 실시양태를 가장 잘 설명하기 위해 선택되고 설명되며, 이에 의해 통상의 기술자가 본 발명의 다양한 구현예들 및 예상되는 특정 용도 또는 구현에 적합한 다양한 변경들을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 본 명세서에 첨부된 특허청구범위 및 모든 용어가 달리 표시되지 않는 한 가장 넓은 합리적인 의미로 의도되는 그 균등물에 의해 정해지는 것으로 의도된다. 따라서, "발명", "본 발명" 등의 용어는 반드시 특허청구범위를 특정한 실시예로 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 대한 언급이 본 발명을 한정하는 것을 의미하지 않으며, 그러한 제한은 유추되어서는 안 된다. 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위에 의해서만 제한된다. 또한, 이러한 청구 범위는 명사 또는 구성요소 뒤에 오는 "제1", "제2" 등의 사용을 참조할 수 있다. 이러한 용어는 명명법으로 이해되어야 하며 특정 번호가 주어지지 않는 한 이러한 명명법에 의해 수정된 구성요소들의 수를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 명세서 중의 요약서는 요약서를 요구하는 규칙을 준수하기 위해 제공되며, 이를 통해 검색자는 본원에서 발행된 모든 특허의 기술 공개의 대상을 신속하게 확인할 수 있다. 요약서는 특허청구범위 또는 의미를 해석하거나 제한하는데 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 설명된 모든 이점 및 장점들은 본 발명의 모든 실시예에 적용되지 않을 수 있다. 다음의 특허청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 통상의 기술자들에 의해 설명된 실시예에서 변형이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 본 명세서의 어떠한 구성요소 및 구성도 후술하는 특허청구범위에서 명시적으로 인용되는지에 관계없이 대중에게 헌정되는 것으로 의도되지 않는다.

Claims

디스플레이 패널, 제1 조명 시스템 및 제2 조명 시스템을 포함하는 이미지 생성 장치로서,
디스플레이 패널은 동일 평면 상에 인접하게 배치되고 위치하는 제1 영상화 영역(a first imaging region) 및 제2 영상화 영역(a second imaging region)을 가지며;
제1 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제1 영상화 영역에 제1 입사각으로 입사하는 제1 광빔을 제공하고, 제1 영상화 영역은 제1 광빔을 제1 영상 빔으로 변환하고; 및
제2 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제2 영상화 영역에 제2 입사각으로 입사하는 제2 광빔을 제공하고, 제2 영상화 영역은 제2 광빔을 제2 영상 빔으로 변환하고,
제1 영상화 영역에 입사하는 제1 광빔의 광학 경로는 제2 영상화 영역에 입사하는 제2 광빔의 광학 경로와 교차하지 않으며, 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔은 상이한 광 출사 각도로 디스플레이 패널에서 나가는, 이미지 생성 장치.
제1항에 있어서, 제1 입사각 및 제2 입사각은 상이한, 이미지 생성 장치.
제1항에 있어서, 제1 조명 시스템은 제1 광원, 콜리메이터, 및 광 전송 어셈블리를 포함하고, 제1 광빔은 제1 광원으로부터 방출되고 콜리메이터 및 광 전달 어셈블리에 의해 순차적으로 안내되고, 이어서 제1 광빔은 제1 영상화 영역에 입사되는, 이미지 생성 장치.
제3항에 있어서, 제1 조명 시스템의 광 전송 어셈블리는 반사 거울을 포함하고, 반사 거울은 제1 조명 시스템과 제2 조명 시스템 사이에 배치되어 제1 영상화 영역에 입사하는 제1 광빔의 광 경로는 제2 영상화 영역에 입사하는 제2 광빔의 광 경로와 교차하지 않는, 이미지 생성 장치.
제3항에 있어서, 제1 광원에 의해 방출된 제1 광빔은 콜리메이터 및 광 전송 어셈블리에 의해 순차적으로 안내되고, 반사 거울로 전송되고, 제1 광빔은 반사 거울에 의해 제1 영상화 영역으로 반사되는, 이미지 생성 장치.
제3항에 있어서, 제1 광원은 하나 이상의 발광 소자이고, 발광 소자는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드인, 이미지 생성 장치.
제1항에 있어서, 제2 조명 시스템은 제2 광원, 콜리메이터, 및 광 전송 어셈블리를 포함하고, 제2 광빔은 제2 광원으로부터 방출되고 콜리메이터 및 광 전달 어셈블리에 의해 순차적으로 안내되고, 이어서 제2 광빔은 제2 영상화 영역에 입사되는, 이미지 생성 장치.
제7항에 있어서, 제2 광원은 하나 이상의 발광 소자이고, 발광 소자는 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드인, 이미지 생성 장치.
제1항에 있어서, 디스플레이 패널은 액정 디스플레이 패널인, 이미지 생성 장치.
제1항에 있어서, 디스플레이 패널 상에 배치되고, 제1 광빔이 제1 영상화 영역에 입사되는 광 경로 및 제2 광빔이 제2 영상화 영역에 입사되는 광 경로 상에 위치하는 확산기(diffuser)를 더 포함하는, 이미지 생성 장치.
제10항에 있어서, 확산기는 디스플레이 패널의 광입사면에 배치되는, 이미지 생성 장치.
제1항에 있어서, 디스플레이 패널의 제1 영상화 영역 상에 배치되는 제1 확산기; 및 디스플레이 패널의 제2 영상화 영역에 배치된 제2 확산기를 더 포함하고, 제1 확산기와 제2 확산기는 상이한 확산 능력을 가지고 있으며, 제1 광빔은 제1 확산기를 통과한 후 제1 영상화 영역으로 전송되고, 및 제2 광빔은 제2 확산기를 통과한 후 제2 영상화 영역으로 전송되는, 이미지 생성 장치.
이미지 생성 장치, 및 이미지 전송 모듈을 포함하는, 타겟 소자 상에 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔을 투사하는 헤드-업 디스플레이로서, 이미지 생성 장치는 디스플레이 패널, 제1 조명 시스템, 및 제2 조명 시스템을 포함하고,
디스플레이 패널은 동일 평면 상에 인접하게 배치되고 위치하는 제1 영상화 영역 및 제2 영상화 영역을 가지며;
제1 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제1 영상화 영역에 제1 입사각으로 입사하는 제1 광빔을 제공하고, 제1 영상화 영역은 제1 광빔을 제1 영상 빔으로 변환하고; 및
제2 조명 시스템은 디스플레이 패널의 제2 영상화 영역에 제2 입사각으로 입사하는 제2 광빔을 제공하고, 제2 영상화 영역은 제2 광빔을 제2 영상 빔으로 변환하고;
제1 영상화 영역에 입사하는 제1 광빔의 광 경로가 제2 영상화 영역에 입사하는 제2 광빔의 광 경로와 교차하지 않고, 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔은 상이한 광 출사 각도로 디스플레이 패널에서 나가고; 및
이미지 전송 모듈은 제1 영상 빔 및 제2 영상 빔을 이미지 생성 장치로부터 타겟 소자로 전송하여 각각 제1 허상 및 제2 허상을 형성하는, 헤드-업 디스플레이.
제13항에 있어서, 제1 가상 이미지와 제2 가상 이미지는 상이한 이미지 정보를 갖고 타겟 소자에 대해 상이한 영상화 거리에서 형성되는, 헤드-업 디스플레이.
제13항에 있어서, 제1 영상 빔과 제2 영상 빔은 이미지 전송 모듈에서 상이한 전송 거리를 갖고, 이미지 전송 모듈은 곡면 거울을 포함하는, 헤드-업 디스플레이.
제13항에 있어서, 제1 조명 시스템은 제1 광원, 콜리메이터 및 광 전송 어셈블리를 포함하고, 제1 광빔은 제1 광원으로부터 방출되고 콜리메이터 및 광 전달 어셈블리에 의해 순차적으로 안내되고, 이어서 제1 광빔은 제1 영상화 영역에 입사되는, 헤드-업 디스플레이.
제16항에 있어서, 제1 조명 시스템의 광 전송 어셈블리는 반사 거울을 포함하고, 반사 거울은 제1 조명 시스템과 제2 조명 시스템 사이에 배치되어 제1 영상화 영역에 입사하는 제1 광빔의 광 경로는 제2 영상화 영역에 입사하는 제2 광빔의 광 경로와 교차하지 않는, 헤드-업 디스플레이.
제17항에 있어서, 제1 광원에서 방출된 제1 광빔은 콜리메이터와 광 전송 어셈블리에 의해 순차적으로 안내되어 반사 거울으로 전송되고, 제1 광빔은 반사 거울에 의해 제1 영상화 영역으로 반사되는, 헤드-업 디스플레이.
제13항에 있어서, 제2 조명 시스템은 제2 광원, 콜리메이터 및 광 전송 어셈블리를 포함하고, 제2 광원은 제2 광빔을 방출하고 제2 광빔은 콜리메이터 및 광 전송 어셈블리에 의해 순차적으로 안내된 후, 제2 영상화 영역에 입사되는, 헤드-업 디스플레이.
제13항에 있어서, 이미지 생성 장치는 디스플레이 패널의 제1 영상화 영역 상에 배치되는 제1 확산기; 및 디스플레이 패널의 제2 영상화 영역에 배치되는 제2 확산기를 더 포함하고, 제1 확산기와 제2 확산기는 다른 확산 능력을 가지고, 제1 광빔은 제1 확산기를 통과한 후 제1 영상화 영역으로 전송되고, 제2 광빔은 제2 확산기를 통과한 후 제2 영상화 영역으로 전송되는, 헤드-업 디스플레이.